Acetilcolina – neurotransmisor – síntesis, liberación, efectos

La acetilcolina (ACh) es un neurotransmisor del sistema colinérgico ampliamente distribuido en el sistema nervioso autónomo, así como en ciertas regiones del cerebro.

Este neurotransmisor es liberado por:

• Todas las fibras pregranglionares del sistema nervioso autónomo y las de la médula suprarrenal;
• Fibras parasimpáticas posganglionares que van al órgano efector;
• Algunas fibras simpáticas de los vasos en los músculos esqueléticos.

El efecto vasodilatador de la acetilcolina en vasos sanguíneos aislados requiere un endotelio intacto. En el pasado, se creía que la activación de los receptores muscarínicos producía la liberación de una sustancia vasodilatadora, llamada factor de relajación del endotelio (FRED). Por otro lado, se sabía que los vasodilatadores (que sintetizan óxido nítrico – NO), como el nitroprusiato de sodio y la nitroglicerina, no requieren la presencia de células endoteliales intactas para llevar a la relajación. Estos y otros experimentos indicaron una gran similitud entre FRED y NO y actualmente se considera que son la misma sustancia.

Desde su descubrimiento, el NO se ha relacionado con funciones como la citotoxicidad de los macrófagos, la relajación intestinal no colinérgica no adrenérgica, la neurotoxicidad y la plasticidad en el hipocampo y el cerebelo. Además, la liberación de NO a través del endotelio media la vasodilatación provocada por una serie de autacoides (hormonas locales), mediante la activación de la guanililciclasa, que aumenta las concentraciones de cGMP (guanosina monofosfato cíclico).

Biosíntesis de acetilcolina

La quiosíntesis de este neurotransmisor por neuronas colinérgicas se produce mediante la acetilación de la colina, catalizada por la enzima colina-acetiltransferasa (CAT), con acetil coenzima A (acetil-CoA) actuando como donante de grupos acetilo.

La colina se transporta activamente al axoplasma neuronal desde sitios extraneuronales mediante un proceso de captación de colina de alta y baja afinidad. El hemicolinio puede inhibir el sistema de alta afinidad.

Después de la síntesis, la acetilcolina se transporta a las vesículas de almacenamiento. Cada vesícula puede contener de 1.000 a más de 50.000 moléculas de acetilcolina, además de ATP y una proteína específica llamada vesiculina. Cuando el recambio de acetilcolina es alto, el transporte de colina a las terminaciones nerviosas puede convertirse en el paso que limita la velocidad de reacción. .

Liberación de acetilcolina

Se cree que la ACh se libera en las placas terminales motoras de las uniones neuromusculares, en cantidades constantes, o vesículas. Cuando el potencial de acción alcanza el extremo del nervio motor, hay una liberación sincrónica de 100 o más vesículas de ACh.

La despolarización de una terminación nerviosa permite la entrada de calcio a través de canales sensibles al voltaje. Este influjo de calcio facilita la fusión de la membrana vesicular con la membrana plasmática de la terminación nerviosa, lo que da como resultado la extrusión del contenido de las vesículas.

Tipos de receptores

Hay dos tipos de receptores de acetilcolina que regulan las funciones de las hormonas neurotransmisoras en el cuerpo:

• muscarínico: son metabotrópicos (acción indirecta) ligados a una proteína G y actúan sobre las sinapsis neuronales
• Nicotínico: son ionotrópicos, es decir, canales iónicos de acción directa, que actúan sobre las sinapsis neuronales y neuromusculares.

Interrupción de las acciones de la acetilcolina

La acetilcolina es rápidamente hidrolizada por la enzima acetilcolinesterasa (AChE). Esta última, también conocida como colinesterasa específica o verdadera, se encuentra en las neuronas colinérgicas, en las proximidades de las sinapsis colinérgicas y en otros tejidos. Está muy concentrado en la unión neuromuscular. La hidrólisis de acetilcolina también ocurre alrededor de las terminaciones nerviosas.

El sitio activo de AChE consiste en un sitio aniónico, que interactúa con un grupo de nitrógeno cuaternario en la molécula de AChE, y un sitio esterasico, que interactúa con el grupo éster de ACh y lo hidroliza.

La butirilcolinesterasa, también conocida como pseudocolinesterasa o esterasa sérica, está presente en varios tipos de células gliales. Se encuentra especialmente en el plasma sanguíneo y en el hígado.

Aunque ambos tipos de enzimas pueden hidrolizar la acetilcolina, pueden diferenciarse por sus velocidades de hidrólisis de pseudocolinesterasa.

En las placas terminales motoras de la musculatura esquelética, la mayor parte de la AChE se encuentra en la superficie y en las invaginaciones de la membrana postunión.

La acción de la AChE es inmediata y aproximadamente el 90% de la ACh liberada puede hidrolizarse antes de llegar a la membrana postsináptica. Los productos de degradación son ácido acético y colina. El primero se recupera rápidamente para las diferentes vías bioquímicas dentro del citoplasma, mientras que el segundo se transporta activamente de regreso al extremo nervioso, donde se reutilizará nuevamente en la síntesis de ACh.

Efectos

En el sistema cardiovascular, la ACh es responsable de:

• Vasodilatación;
• Reducción de la frecuencia cardíaca;
• Disminución de la fuerza de la contracción cardíaca;
• Caída de la conducción nerviosa en el nódulo sinoauricular y atrioventricular.

En mente, la ACh juega un papel importante en las funciones cognitivas, como el aprendizaje.

Los receptores neuronales ACh se extienden por el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico, donde actúan como receptores inotrópicos (que según la terminología inglesa se traduce como canales iónicos de apertura dependientes de ligando), una de las dos clases principales de receptores transmembrana.

Los receptores ACh se dividen en dos clases:

• Receptores nicotínicos: son canales iónicos controlados por ligandos por el mecanismo de puerta y su activación conduce a un rápido aumento de la permeabilidad celular al Na⁺ y K⁺, despolarización y excitación (apertura rápida del canal iónico). Los receptores nicotínicos son proteínas pentaméricas compuestas por al menos dos subunidades distintas (α y β). En humanos, se observaron ocho variantes de la subunidad α y tres subunidades β. Cada subunidad contiene múltiples dominios transmembrana y las subunidades individuales rodean un canal interno. Estos receptores se encuentran en la periferia y la unión neuromuscular y en la sinapsis ganglionar, y también en el cerebro, donde la ACh es un neurotransmisor.
• Receptores muscarínicos: son metabotrópicos y están asociados a una proteína G. Se han detectado cinco subtipos de receptores muscarínicos mediante clonación molecular. Sin embargo, los receptores definidos farmacológicamente a través de la acción de los antagonistas son solo tres (M₁, M_dos en₃). Receptores M₁ se encuentran en los ganglios autónomos, en las neuronas del sistema nervioso central y en las células parietales gástricas y aparentemente median los efectos excitadores de la ACh. Esta excitación se genera por una reducción en la conductancia a K⁺ e inhibiendo los canales de calcio. Receptores M_dos en₃ se localizan en las glándulas secretoras, el músculo liso y en el sistema nervioso central. Están relacionados con los efectos excitadores de la ACh.

En el sistema respiratorio, la ACh es responsable de provocar el cierre del esfínter postcapilar, lo que resulta en el llenado de los sinusoides venosos y la fuga de líquidos, aumentando el volumen de la submucosa y vasodilatación. También es responsable de activar las glándulas serosas, lo que provoca la exacerbación de las secreciones y la consiguiente rinorrea.

Los inhibidores de los receptores ACh, como la atropina, causan relajación muscular y otros efectos, y deben usarse con precaución.

La ACh también es responsable de provocar los siguientes efectos en el organismo: broncoconstricción, dilatación de los esfínteres del tracto gastrointestinal, sudoración, aumento de la salivación y miosis.